Objectifs

• Distinguer un atome et une molécule.
• Connaître les symboles et les couleurs conventionnelles de quelques atomes : H, O, C, N.
• Représenter une molécule par un modèle (compact ou éclaté).
• Écrire et lire une formule chimique, compter les atomes d'une ou plusieurs molécules.
• Distinguer corps pur simple et corps pur composé.

1. Atomes et molécules

La matière est faite de particules minuscules, invisibles même au microscope ordinaire : les atomes. Quand plusieurs atomes s'accrochent solidement entre eux, ils forment une molécule.

• Un atome = une perle. Chaque sorte d'atome a un nom et un symbole (une lettre majuscule, parfois suivie d'une minuscule).
• Une molécule = un petit collier de perles bien précis. La molécule d'eau, par exemple, contient toujours 1 atome d'oxygène et 2 atomes d'hydrogène.

2. Représenter une molécule : les modèles

On représente un atome par une boule. Il existe deux façons de construire la maquette d'une molécule :

• le modèle compact : les boules se touchent et s'emboîtent, comme des oranges serrées dans un sac ;
• le modèle éclaté : les boules sont séparées et reliées par des bâtonnets qui montrent les liaisons entre atomes.

Voici le modèle éclaté de la molécule d'eau. Place les noms sur les bonnes parties :

La molécule d'eau est coudée (en forme de V) : ses trois atomes ne sont pas alignés. La molécule de dioxyde de carbone, elle, est linéaire (ses trois atomes sont alignés). Regarde sa construction étape par étape :

3. La formule chimique

Pour écrire la formule d'une molécule :

• on écrit le symbole de chaque sorte d'atome ;
• on écrit en bas à droite du symbole un petit chiffre, l'indice, qui donne le nombre d'atomes de cette sorte ;
• l'indice 1 ne s'écrit pas.

Exemples : eau \(\ce{H2O}\), dioxygène \(\ce{O2}\), dihydrogène \(\ce{H2}\), diazote \(\ce{N2}\), dioxyde de carbone \(\ce{CO2}\), méthane \(\ce{CH4}\), butane (gaz des bouteilles de cuisine) \(\ce{C4H10}\).

Un chiffre placé devant la formule, le coefficient, donne le nombre de molécules :

Exemple résolu 1 : lire une formule

Combien d'atomes de chaque sorte y a-t-il dans une molécule de butane \(\ce{C4H10}\) ? Combien d'atomes au total ? Cherche d'abord.

Exemple résolu 2 : plusieurs molécules

Combien d'atomes contiennent \(\ce{3H2O}\) ?

Exemple résolu 3 : écrire une formule à partir d'un modèle

Un modèle montre une boule noire entourée de quatre petites boules blanches. Quelle est la formule ?

4. Corps pur simple et corps pur composé

• Un corps pur simple est formé de molécules contenant une seule sorte d'atomes : \(\ce{O2}\), \(\ce{H2}\), \(\ce{N2}\).
• Un corps pur composé est formé de molécules contenant au moins deux sortes d'atomes : \(\ce{H2O}\), \(\ce{CO2}\), \(\ce{CH4}\).

flowchart TD
A[Corps pur] --> B[Simple une seule sorte d atomes]
A --> C[Compose plusieurs sortes d atomes]
B --> D[O2 H2 N2]
C --> E[H2O CO2 CH4]

Erreurs fréquentes

• Écrire l'indice 1 : on écrit \(\ce{H2O}\), pas \(\ce{H2O1}\).
• Écrire l'indice en grand ou devant : \(\ce{O2}\) (une molécule) n'est pas \(\ce{2O}\) (deux atomes séparés).
• Oublier de multiplier par le coefficient quand on compte les atomes de plusieurs molécules.
• Écrire un symbole sans majuscule ou confondre \(\ce{Co}\) et \(\ce{CO}\).

Récapitulatif

• Une molécule est un assemblage d'atomes liés ; elle se représente par un modèle compact ou éclaté.
• Couleurs : H blanc, O rouge, C noir, N bleu.
• La formule donne les symboles et, en indice, le nombre de chaque atome ; le coefficient donne le nombre de molécules.
• Corps pur simple : une sorte d'atome ; corps pur composé : plusieurs sortes.